专题四初中光学物理作图题的基本步骤要求及其注意事项中考光学作图题就是作光路图。
涉及到的物理规律有:光的直线传播规律、光的反射定律、光的折射规律、平面镜成像特点、凸透镜成像规律等。
其作图过程要注意运用光学定律、规律、原理或性质作图。
反射光路图要注意反射光线反向延长线画虚线,其反射光线的延长线过像点等知识。
折射光路图要注意折射角比入射角是大还是小要区分清楚。
透镜成像作图要注意三条特殊光线的利用。
光学作图的类别包括:1.根据光的直线传播规律作图;2.根据光的反射定律作图;3.根据光的折射规律作图;4.根据平面镜成像特点作图;5.根据透镜对光的作用作图等。
光学作图要结合成像规律、反射或折射规律作图,要辨明光的传播方向(光是从哪儿射向哪儿的),箭头方向不能画反,也不能不画。
光学作图题考查内容:光的直线传播、小孔成像、影子的形成、光的反射、平面镜成像、光的折射、凸透镜成像等。
作图方法:根据光学定律、规律、原理或性质,结合几何知识作图。
注意事项:光线用箭头表示传播方向;法线、反向延长线、虚像画成虚线;平面镜成像时,像与物关于镜面对称,反射光线的反向延长线过像点;折射时,空气中的角大,理解透镜成像等。
一、根据光的直线传播规律作图概述1.作图的基本要求:(1)光线用实线表示.(2)沿着光线传播的方向画箭头.(3)光的直线传播成的像为实像,故所成的像一定要用实线来画.(4)小孔所成的像一定是倒立的,可以是放大的,可以是缩小的,也可以是等大的.2.作图遇到的几种表现形式(1)应用光的直线传播确定范围【例题1】教室窗前有一棵小树,如图所示,用作图的方法表示出在教室内能看见整棵树的范围。
参考答案:(2)应用光的直线传播作小孔所成的像【例题2】烛焰小孔及光屏如图,作出烛焰通过小孔在光屏上所成的像。
参考答案:(3)影子的形成【例题3】日食、月食以及人在路灯下影子的形成光路图。
3.根据光的直线传播规律作图的例题解析【例题4】某同学用硬纸筒探究小孔成像,如图所示,请在图中作出蜡烛AB在屏上所成的像A′B′(要求标出A′、B′).【解析】本题考查利用光的直线传播画出物体AB通过小孔所成的像.作图时按照以下步骤:(1)作出A点与小孔的连线与屏的交点A′;(2)同上找到B′的位置;(3)连接A′B′即为AB的像,连线用实线,一定要标上箭头.【答案】如图所示。
二、根据光的反射定律作图概述 1.作图的基本要求:(1)找入射点:入射光线与法线的交点. (2)作法线:过入射点垂直于界面的虚线. (3)确定平面:法线与入射光线所在的面.(4)作光线:在光的反射中,根据“反射角等于入射角”作反射光线。
2.作图遇到的几种表现形式(1)根据图中的反射光线,画出对应的入射光线或者已知入射光线画出对应的反射光线 【例题1】在图甲中画出光线入射到平面镜后的反射光线。
在图乙中,一平面镜竖直放置,试根据图中的反射光线,画出其对应的入射光线。
甲 乙答案:(2)根据图中的反射光线或者入射光线,标出入射角或者反射角的大小。
【例题2】在图中,根据给出的入射光线AO 画出反射光线OB ,并标出反射角的度数。
(3)根据图中的反射光线或者入射光线,确定平面镜的位置。
50°50° 50°60°B【例题3】欲使用一平面镜将与水平面夹角为30°的入射光沿水平方向射出,请你用作图的方法确定平面镜放置的位置。
(保留作图痕迹)3.根据光的反射定律作图的例题解析【例题4】光线L射到某平面镜上,使其沿水平方向传播,如图所示.请在图中画出平面镜(图中要显示作图痕迹).【解析】根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,反射光线与入射光线的夹角的平分线是法线的位置,再过入射点作出法线的垂线,就是平面镜所在的位置.本题考查了光的反射定律的应用,会根据反射定律完成反射光路,确定平面镜位置是本题目的。
【答案】如图所示。
三、根据平面镜成像特点作图概述1.作图的基本要求:a.作图时要把握平面镜成像特点:(1)像与物大小相等.(2)物、像到平面镜的距离相等.(3)物和像的连线与平面镜垂直.(4)平面镜所成的像是虚像.b.作图时要十分注意的几点:(1)像点是反射光线反向延长线的交点,即反射光线的反向延长线必经过像点.(2)任何情况下光的反射都遵循光的反射规律.(3)物、像的连线要用虚线,且与平面镜的夹角标垂直符号.(4)反射光线的反向延长线要用虚线.(5)画整个物体的像时要用虚线.2.作图遇到的几种表现形式(1)发光点位置的确定【例题1】A、B为某一发光点S发出的光线经平面镜MN反射后的两条反射光线,如图所示。
试作出这两条反射光线的入射光线,并确定发光点的位置。
30°A BNA B M N S’S30°(2)物体在平面镜中所成的像【例题2】在图乙中做出三角形ABC在平面镜中所成的虚像;(3)看到虚像点位置的光路图【例题3】在图中做出人眼在B点看到A点虚像的光路图。
(4)能看到物体虚像的光路图【例题4】请完成图中的光路图。
3.根据平面镜成像特点作图的例题解析【典型例题】如图所示,物体AB上的B点在平面镜里所成的像在B’点,在图中画出平面镜的位置和物体AB在平面镜中的像A’B’。
【解析】根据平面镜成像的规律,物体和平面镜内的像是关于镜面对称的。
所以,平面镜所在的直线是物体和像的对应点连线的垂直平分线。
连接BB’,做出BB’的垂直平分线就是平面镜,再根据平面镜位置确定点A的像,连接A’B’即为物体的像。
【答案】如图所示。
四、根据光的折射规律作图概述1.作图的基本要求:(1)找入射点:入射光线与法线的交点.(2)作法线:过入射点垂直于界面的虚线.(3)确定平面:法线与入射光线所在的面.(4)作光线:在光的折射中,根据“空气中的角总是大角”作折射光线.2.作图遇到的几种表现形式(1)从空气射入水中或者从水中射入空气,作出折射光线【例题1】如图A甲所示,请在图中作出入射光线AB在水中的折射光线的大致方向。
完成如图乙所示的折射光路图。
甲乙答案:(2)从空气射入水中或者从水中射入空气,作出折射光线的同时,也作出反射光线【例题2】如图甲,一束光线从空气斜射到水面,请画出入射光线的反射光线及折射光线的大致方向。
如图乙所示,一束光从水中斜射向水面,入射光线及法线已画出。
请画出这条入射光线的反射光线和折射光线。
甲乙答案:(3)标出入射角、折射角问题【例题3】一束光线从空气斜射向某透明介质表面O点,同时产生反射和折射,已知其反射光线和折射光线垂直,请在图中作出反射光线和折射光线,并在图中标出折射光线与法线的夹角。
(4)看到水中物体的虚像的光路图【例题4】如图所示,a 、b 是在水中的物点发出的光经水面折射后的两条光线,用A 、B 分别表示该物点(或像点)和它的像点(或该物点),完成该物点的成像光路图。
3.根据光的折射规律作图的例题解析【例题5】如图所示,一束光从半球面上的A 点沿半径方向射入半球形玻璃砖,已知半球形玻璃砖的球心为O ,且光线到达半球形玻璃砖下表面处时可以发生折射和反射.请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图.【解析】本题主要考查光的反射和折射规律.光在半球形玻璃砖下表面处发生折射和反射,根据光的反射定律,反射角等于入射角,作出反射光线.根据光由水或其他透明介质斜射进入空气中时,折射角大于入射角,所以折射光线远离法线;垂直入射时光的传播方向不改变. 答案:如图所示。
五、根据透镜对光的作用作图概述 1.作图的基本要求: a.凸透镜(1)过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴. (2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过另一侧的焦点. (3)过凸透镜光心的光线传播方向不改变. b.凹透镜空气O介质 53° 法线 37°空气O介质 53° 法线(1)入射光线延长线过凹透镜另一侧焦点,则折射光线平行于主光轴.(2)平行于主光轴的光线,经凹透镜折射后其折射光线的反向延长线过焦点. (3)过凹透镜光心的光线传播方向不改变. 2.作图遇到的几种表现形式(1)给出入射光线和折射光线,画出透镜【例题1】请在如图所示的虚线框内画出适当类型的透镜。
(2)给出入射光线,做出经过透镜作用后的折射光线【例题2】A.如图甲所示是一束平行主光轴的入射光线,请画出折射光线。
B.如图乙所示,作出光线通过透镜的光路图(保留必要的作图痕迹)。
C.如图丙所示,画出两条光线经凸透镜折射后的光路图。
甲 乙 丙(3)作点或者物体在透镜作用后所成的像【例题3】如图所示,请画出由S 点发出的光经过凸透镜后的折射光线,并确定发光点S 的像点S ′。
FFOFFOFFFFFFoabFFoabFF FF(4)给出折射光线,做出经过透镜作用后的入射光线 【例题4】A.请完成如图甲所示的光路图。
B.如图乙所示,a 、b 分别为一束入射光线和一束出射光线。
请画出a 经过凹透镜后的折射光线和与b 对应的入射光线。
甲3.根据透镜对光的作用作图的例题解析【典型例题】如图所示,SA 、SB 是光源S 发出的两条光线.其中SA 平行于主光轴,SB 过左焦点,请画出这两条光线通过凸透镜后的出射光线(注意标出箭头方向).【解析】本题考查凸透镜的两条特殊光线的作图,平行于凸透镜主光轴的光线,经过凸透镜后,折射光线必定经过凸透镜的焦点;过焦点的光线通过凸透镜后,必定平行于主光轴. 【答案】如图所示六、根据凸透镜成像规律作图法概述1.方法指要:利用凸透镜的三条特殊光线中的两条画出相应的光路图理解凸透镜成像规律。
O FF O FF(1)当物体到凸透镜的距离大于二倍焦距时,在凸透镜的另一侧成倒立、缩小的实像。
(2)当物体到凸透镜的距离大于一倍焦距小于二倍焦距时,在凸透镜的另一侧成倒立、放大的实像。
(3)当物体到凸透镜的距离小于一倍焦距时,在光屏上不成像,但透过凸透镜,可在烛焰的同侧看到一个正立、放大的虚像。
2.作图遇到的几种表现形式(1)物体在二倍焦距外,即:物距大于二倍焦距(u>2f)从图可知:在物体的另一侧生成倒立、缩小的实像,像距在一倍焦距和二倍焦距之间(f<V <2f),照相机原理。
(2)物体在二倍焦距处,即:物距等于二倍焦距(u=2f)从图可知:在物体的另一侧生成倒立、等大的实像,像距在二倍焦距处(V=2f),无实际意义(无用)。
(3)物体在一倍焦距和二倍焦距之间,即:物距大于一倍焦距小于二倍焦距(f<u<2f)从图可知:在物体的另一侧生成倒立、放大的实像,像距在二倍焦距以外(V>2f)。
幻灯机、投影仪原理。
(4)物体在一倍焦距处,即:物距等于一倍焦距(u=f)从图可知:将是两条平行光线,始终不能相交,无像生成,无实际意义(无用)。